报告简介
在当前全球面临的诸多挑战中，水资源短缺、能源供应、粮食安全问题以及生态环境恶化成为突出的难题。为了有效应对这些挑战，水-能-粮-生态协同治理作为一种综合性的解决方案而备受瞩目。该治理模式强调在水资源、能源开发利用、粮食生产以及生态环境保护之间实现协同与平衡，以达到资源的高效利用、生态环境的保护与恢复、粮食安全的保障以及可持续发展的目标。近日，中国能源模型论坛（CEMF）发布了年度系列报告《黄河流域绿色低碳转型目标下的水-能源-粮食-生态系统（WEFE）纽带关系协同管理》，梳理了黄河流域水- 能源- 粮食- 生态系统纽带关系，以及现行关系下的政策目标，发现了这些政策目标之间相互的协同关系多于权衡关系，最后为了更好地发挥各政策的协同效应，本报告提供了促进黄河流域协同治理的建议与意见。
报告摘要封面
黄河流域水-能源-粮食-生态系统的纽带关系
黄河流域不仅是中国的“能源流域”，同时也是中国重要的粮食基地。一直以来，生态脆弱、水资源短缺、水土流失严重和资源环境承载能力弱等问题严重制约了黄河流域的高质量发展。人口变化、经济增长、农业发展、城镇化等社会经济活动推动着人类对水、能源、粮食的需求增长，然而流域不合理的资源利用方式将进一步导致冲突，威胁着高质量发展目标的实现。黄河流域的资源禀赋和发展状况决定了黄河流域是水-能源-粮食-生态系统矛盾突出且集中的典型区域。保障黄河流域的水安全、能源安全、粮食安全和生态安全，不仅是对黄河流域的高质量发展，甚至对中国社会经济发展远景目标的实现都至关重要。在应对气候变化的背景下，为了实现绿色低碳发展的目标，黄河流域的水-能源-粮食-生态系统纽带关系（Water-Energy-Food-Ecosystem Nexus，以下简称WEFE Nexus）面临着新的机遇和挑战。对于加速黄河流域的绿色低碳转型、帮助其持续承担能源基地和粮食基地的重要角色来说，加强纽带关系的系统性管理、改善各部门政策的一致性、充分发挥政策的协同效应都是十分关键的。黄河流域纽带关系的协同管理也将为全球综合应对气候、能源、粮食与自然生态系统等多个议题提供中国智慧。
黄河流域水-能源-粮食-生态系统纽带关系协同治理概念框架
黄河流域的WEFE之间存在复杂的纽带关系，因此加强四个系统之间的协同治理，需要先厘清和梳理这些具体的关系。下图列举了它们两两之间可能存在的相互关系。本报告在深入分析黄河流域水-能源-粮食-生态系统之间的纽带关系的基础上，进一步阐述了这些纽带关系如何影响水安全、能源安全、粮食安全和生态安全的协同保障。
黄河流域九省水-能源-粮食-生态系统状态数据图
黄河流域水-能源-粮食-生态系统的纽带关系
WEFE与水安全
生态系统的状态影响着整个水文过程，而保障生态用水是维持健康水生态系统的重要条件。在开采、运输、利用和处理水资源等过程中都需要消耗能源。反之，能源的生产和消费也需要消耗水资源。此外，粮食的生产、加工和消费也对水资源有很大的需求。能源开采与利用、粮食生产与消费等过程都会产生废水和污水，若处理不当，则会进入水系统和生态系统，参与系统循环，从而导致结构失调、功能紊乱等系统退化的问题。
纽带关系下的水系统
依据UNWater 水机制提出的水安全定义，水安全的关键要素包括四个部分：有足够符合水质要求的水满足经济活动和发展的用水需求；饮用水得到保障，水污染得到控制；人类和自然依赖的淡水生态系统得到保护，可以为人类的福祉持续提供服务；人类抵御水旱灾害的能力得到提升。根据黄河流域现状，以下三点水安全要素与WEFE紧密相关：
1.有足够符合水质要求的水满足经济活动和发展的用水需求；
2.水污染得到控制；
3.提高水旱灾害应对能力。
WEFE与能源安全
WEFE纽带关系中的生态系统为黄河流域的能源生产提供了土地和矿产资源，林业资源等生态系统产物提供了生物质能，水系统提供了水电和抽水蓄能必要的资源，生物质能和水能作为重要的可再生能源之一，有利于能源的多样化发展。同时生态系统和水系统也承纳了能源生产和消费过程中产生的环境影响，生物质能产业的发展与保障粮食安全之间也存在一定的矛盾。
纽带关系下的能源系统
自20世纪70年代“能源安全“这一概念提出后，其内涵随着时间的变迁和发展得到不断的丰富和完善。参考2030可持续发展目标（SDGs）的目标7“确保人人获得负担得起的、可靠的和可持续的现代能源” ，以及《中华人民共和国能源法（征求意见稿）》等内容，以下三点能源安全要素与黄河流域WEFE紧密相关：
1.有足够的能源供应，保障社会发展需求；
2.可再生能源在流域能源结构中的比例大幅提高；
3.能源利用效率显著提升。
WEFE与粮食安全
生态系统的状态影响着整个水文过程，而保障生态用水是维持健康水生态系统的重要条件。在开采、运输、利用和处理水资源等过程中都需要消耗能源。反之，能源的生产和消费也需要消耗水资源。此外，粮食的生产、加工和消费也对水资源有很大的需求。能源开采与利用、粮食生产与消费等过程都会产生废水和污水，若处理不当，则会进入水系统和生态系统，参与系统循环，从而导致结构失调、功能紊乱等系统退化的问题。
纽带关系下的粮食系统
本报告参考Food and Agriculture Organization(FAO) 和2030可持续发展目标2“消除饥饿，实现粮食安全，改善营养状况和促进可持续农业”等内容，并根据黄河流域现状，发现以下两点粮食安全要素与黄河WEFE紧密相关：
1.保障高质量耕地和草地；
2.建立高效率低污染的可持续农业模式。
WEFE与生态安全
水资源与生态系统联系密切，生态系统影响水文过程，还能提供水源涵养与生态系统、净化水质等服务功能，反之，水资源为水域湿地生态系统包括湖泊、湿地、河流等供给生态用水。生态系统为能源生产提供矿产资源、能源作物和土地，而传统化石能源如煤炭、原油的开采占用大面积土地，严重破坏生态环境，造成土壤退化、环境污染等问题。可再生能源对生态也有一定的影响，水电开发会破坏河流生态系统的连通性。粮食生产对生态系统的影响在于生产过程中的灌溉，这会提取大量水资源导致生态水文平衡的变化，化肥、农药的过量使用会造成面源污染，高强度的农业生产会引起土地退化和土壤侵蚀。
纽带关系下的生态系统
生态安全的内涵可分为狭义和广义两方面：狭义上，指从生态系统自身安全出发，维持生物多样性和发挥生态系统功能所需结构的整体性、综合性和健康程度；广义上，生态安全是在讨论生态系统对于人类是否安全，即生态系统的服务能否满足人类生存发展的需要从而提供人类在健康、经济发展和社会安定方面的福祉。根据黄河流域的现状，以下生态安全的内涵与WEFE息息相关：
1.自然保护地体系建立；
2.生态系统功能保持（水土保持，水源涵养，土壤形成，养分循环）。
WEFE政策目标梳理
本报告整理了与WEFE Nexus相关的重要政策文件。这些政策由不同的部门制定，每个政策文件与纽带关系也有一定的差别。通过分析和梳理这些政策文件(完整政策文件条目请参考报告全文），筛选出以下与WEFE Nexus紧密相关的重要政策目标。
相关重要政策目标
相关重要政策目标
WEFE政策目标交叉影响分析
这些政策目标之间存在复杂的互馈关系，涵盖了协同和权衡作用。从协同作用来说，其中的一个政策目标的进展可以借助其他目标来实现，充分发挥跨部门和跨目标的政策协同效应，这将在黄河流域生态保护和高质量发展中发挥关键作用。在权衡作用方面，一个政策目标和另一个政策目标之间可能存在一定的不兼容性，换言之，一个政策目标的进展可能会影响其他目标的实现。因此，权衡作用需要进行协调，并在一定情况下进行优化和改革。下图显示了这些政策目标交叉影响分析的结果。蓝色表示施加影响方的政策目标对受影响方的政策目标产生不同程度的协同作用，可能是正向的、促进的、甚至是加强的。橙色表示施加影响方的政策目标对受影响方的政策目标产生权衡作用，有可能是抑制的、矛盾的、或者抵销的。灰色表示在不同条件下，施加影响方的政策目标对受影响方的政策目标产生的作用可能是正向的，也可能是负向的。
黄河流域WEFE纽带关系政策交叉影响分析结果
能源是黄河流域经济发展的基础性动力，水资源是黄河流域高质量发展的基础要素，与此同时黄河流域也是中国重要的粮食基地和生态安全屏障。目前单一系统内政策愈渐完善，然而对于系统与系统之间的协同共治还需进一步加强，以达 到最大限度提升政策正面效应，及时规避负面效应的目标。整体来看，WEFE Nexus的各个政策目标之间相互的协同关系多于权衡关系，体现了四大系统之间政策目标的实现有着协同增效的良好基础。
水安全、能源安全、粮食安全和生态安全的协同应对具备巨大的潜力。尤其是水系统和生态系统政策目标之间体现了高度的融洽性。森林、湿地和草地等生态系统都在全球水循环系统中发挥着重要的作用，同时各种生态系统中的动植物等也仰仗着水系统而生存。生态系统的政策目标将进一步加强生态系统的“服务” 功能，包括提供水和净化水等服务。而水系统政策目标的实施将为生态系统提供更丰富和更洁净的水体，多方位维持着生态系统的整体健康。在气候变化的大背景下，水系统和生态系统政策目标之间的协同增效也将加强它们的气候适应能力，促进水和生态系统的绿色、可持续发展。
WEFE Nexus的各系统政策目标之间的权衡之处则指明了可以进一步完善和提高的方向。其中权衡之处多体现在能源系统和其他三个系统之间，而这些权衡关系的处理是黄河流域绿色低碳转型目标下纽带关系优化的重点和难点。通过识别这些权衡之处，进而采取科学办法应对，才能使水 - 能 - 粮 - 生态系统政策在实施时减少牵绊，协同增效，达到 1+1>2 的效果。
能源系统的绿色低碳转型是黄河流域绿色低碳发展的重中之重。能源系统的政策目标与其他政策目标之间存在许多协同和权衡作用。其中，煤炭的开采利用不利于水资源的节约集约和清洁利用，还会给生态系统带来一系列的负担。相较于煤炭的开采利用，可再生能源的发展对水系统和生态系统更加友好，但也可能因为选址和运营不当而对水系统和生态系统造成一定的负面影响。此外，能源、生态和粮食系统在用地上的矛盾较为明显。
水资源不仅是纽带关系中的灵魂，也是黄河流域最突出的矛盾。黄河流域把水资源作为最大的刚性约束，大力推进水资源的集约节约利用，这非常有利于水系统的碳减排。但是，水资源的开采、运输、处理和再利用过程中的碳减排空间还未受到足够的关注。一方面，在现有水系统的政策目标中，优化水资源配置、提高水资源配置与利用效率有利于减少供水过程中的能源消耗，进而促进水系统的碳减排。另一方面，增加非常规的水源利用可能会导致水系统的用能增加，加大水系统低碳转型的难度。因此，我们需要额外关注水和能的纽带关系，大力发展低碳水处理技术，降低取水、水处理、水运输和污水废水处理中的碳排放，全面推进水系统的低碳转型。
全球粮食系统产生的温室气体排放量约占全部温室气体排放量的30%，其低碳化发展的实现迫在眉睫。由于粮食系统极易受到气候变化的影响，COP27发起了促进粮食与农业可持续发展转型的倡议（Food and Agriculture for Sustainable Transformation Initiative – FAST）。现有的粮食系统政策目标的重心是保障粮食安全，与粮食系统的低碳化发展最为相关的仅有提升农业生产效率和增强农业的固碳能力，而这两个政策目标与其他系统之间均为协同关系。由此可见，充分发挥水系统和生态系统政策目标的协同作用，建立韧性的粮食系统，推进粮食系统的低碳转型，将为黄河流域的绿色低碳发展开拓新的空间。
在其他系统努力实现低碳转型的同时，生态系统通过固碳来减少净碳排放的能力也被逐渐认可和发掘。大气中二氧化碳浓度是人为化石燃料排放与陆地和海洋生态系统吸收两者平衡的结果，生态系统吸收二氧化碳的固碳对“中和”碳排放贡献巨大。因此，通过分析 WEFE Nexus，可以锁定生态碳汇和其他系统政策目标的协同之处并予以加强，并且发现其中的权衡之处进而加以调和，这些都对加强生态系统的固碳能力以及进一步支持黄河流域的全面低碳转型意义非凡。生态碳汇与水系统的政策目标之间互相加强的正向影响出现较多，这体现了它们之间政策目标的和谐与协同的特点。生态碳汇与粮食系统中的政策目标可以同时服务于彼此，而两大系统间唯一需要权衡的地方在于用地可能会相互挤占。
如何加强WEFE协同治理
为了更好地发挥政策的协同效应，本报告提供了促进黄河流域协同治理的四大方向：
提升部门意识和行动能力：鼓励各部门系统学习WEFE Nexus，全面认识黄河水-能-粮-生态之间的协同和约束关系，提升问题同质化的能力，增强专业性和主观能动性，进一步发展格局观和跨议题协调性；
完善体制机制和管理制度：抓紧开展顶层设计。要完善流域管理体系、跨区域管理协调机制、河长制组织体系，加强流域内水生态环境保护修复的联合防治、联合执法，并加强黄河环境保护的统一督察和监督执法机制；
提供经济/金融支持：加强投资者与政府间的信息共享，撬动社会资本，探索如水基金、生态补偿等创新项目筹资机制，大力发展绿色金融，为黄河流域WEFE协同发展提供多层次多渠道的资金支持，提高环保项目融资能力；
加强管理方法和工具应用：建立健全黄河流域生态环境标准体系，实现生态环境监测网络全覆盖，搭建黄河生态环境监测信息的统一集中展示、调度指挥与决策支持的平台，对数据进行综合分析和深度挖掘与应用。
同时，在研究WEFE纽带关系、识别各系统政策目标之间的协同和权衡作用的基础上，本报告提出了在黄河流域绿色低碳发展的目标下，优化纽带关系管理需要重点关注的地方：
协同水资源节约集约利用和污染防治，加快低碳转型。通过“以水定产”和“水污染防治”，倒逼能源系统向节水和清洁转型；推进循环经济和清洁生产，促进农业和工业园区资源的高效利用和低碳转型的协同发展；抓紧开展水资源利用和水污染治理过程中的节能减排行动。
协同生态保护和修复，推进低碳转型和能源行业的高质量发展。在生态系统保护和修复方面，加强对生态安全、气候减缓和适应等多目标的协同。比如，提升尾矿的综合利用率以及推进废弃矿井的生态修复；鼓励社会化市场化参与生态修复。同时，合理规划可再生能源的开发，有效发挥其与生态保护和修复的协同作用。
通过黄河流域国土空间规划，加强水-能-粮-生态纽带关系的统筹管理。黄河流域国土空间规划的重点在于统筹安排各类空间与产业，严格落实“三线一单”，加强生态环境保护和空间管制，提升国土空间的利用效率，从而促进全流域实现高质量发展。因此，要注重黄河流域国土空间规划的系统性、整体性、协同性、一致性，保证上下层规划的协调，加强各部门之间的衔接与地方规划方案的落实。
